¿Por qué se usan genes de resistencia a antibióticos como marcador?

Los genes de resistencia a los antibióticos se usan típicamente en vectores:

  • Plásmidos: ADN circular extracromosómico que se replica autónomamente en células bacterianas
  • Los bacteriófagos (en mucha menor medida) -vectores derivados del bacteriófago lambda
  • cósmido: elemento circular extracromosómico que combina las características de los plásmidos y los vectores del bacteriófago lambda.
  • y finalmente, los cromosomas artificiales bacterianos (los llamados vectores BAC) -construidos utilizando el plásmido F bacteriano, de modo que pueda contener una copia por célula.

El concepto básico es que-
el gen extraño a clonar se inserta entre el grupo de genes resistentes a antibióticos presentes en el vector, durante el proceso de clonación. Como resultado, las moléculas recombinantes, es decir, las que llevan el vector junto con el gen de interés en el grupo de genes resistentes a antibióticos perderá su resistencia a los antibióticos.
Para seleccionar estas moléculas recombinantes, cultivamos las células en un medio que contiene el antibiótico particular.
Naturalmente, solo las células que NO crecen en dicho medio se identifican como recombinantes y se purifican y separan adicionalmente.

Para que quede más claro, déjame darte un ejemplo simple:
El plásmido pBR322 tiene un grupo de genes de tetraciclina así como un grupo de genes resistentes a la ampicilina.
El gen de tetraciclina tiene un único sitio de clonación múltiple para las enzimas de restricción EcoRI, SalI, BamHI y el gen de ampicilina tiene la secuencia de reconocimiento PstI.
El gen de interés se empalma en, digamos, el grupo de genes resistentes a tetraciclina. Luego se introducen en las células de E. coli mediante técnicas de transformación. Se obtienen tres tipos de células:
1.Las células no transformadas: no contienen moléculas plasmídicas y, naturalmente, no son resistentes a la tetraciclina ni a la ampicilina.
2.Las células TRANSFORMADAS: contienen moléculas de plásmido SIN el gen de interés en el grupo de genes de tetraciclina. Estas células son resistentes tanto a tetraciclina como a ampicilina.
3.Las células RECOMBINANTES -contienen moléculas plasmídicas con el gen de interés empalmado en el grupo de genes de tetraciclina- por lo tanto, pierden su resistencia a la tetraciclina. Sin embargo, recuerde que el gen no se empalma en el gen para resistencia a la ampicilina, por lo tanto retienen su resistencia a la ampicilina.

Ahora, las células se agregan a un cultivo y se hacen crecer, luego se colocan en un medio que contiene ampicilina.
¿Qué pasaría?
Todas las células excepto la no transformada podrán crecer. Esto se llama control positivo.
Luego, colocamos las células en un medio que contiene tetraciclina + ampicilina
¿Qué pasaría?
Solo las células transformadas (aviso, no recombinante) podrán crecer

Por lo tanto, ahora hemos identificado las células recombinantes y podemos ampliarlas para su uso posterior.

Además de esto, los genes de resistencia a antibióticos se usan generalmente para insertar los sitios de clonación múltiple (MCS), ya que su interrupción no obstaculizará las capacidades de replicación del plásmido (y por supuesto, la selección fácil).

Principalmente para proyección. Si clonas tu gen en un vector con resistencia a los antibióticos, podrás detectarlo mejor en los transformantes.

Por ejemplo, clones geneABC en un vector que también codifica resistencia a la kanamicina. Después de la ligadura, transformará células competentes y les permitirá crecer durante la noche. Si tuviera que colocar estas células en medios libres de antibióticos, tendrá innumerables clones (CFU) que no captaron su vector, ya que todos podrán crecer.

Sin embargo, si colocara sus células en medios que contienen kanamicina, solo crecerían las células que recogieron el vector (transformación exitosa). De ellos, la mayoría transportará geneABC, a menos que su vector se vuelva a ligar.

Entonces puede seleccionar celdas que fueron “transformadas”. En experimentos de manipulación genética, a menudo se introduce un transgén, pero este proceso no es 100% eficiente. Solo quiere que crezcan las células que aumentaron su transgén y las que no desaparecieron. Por lo tanto, coloque el transgén con un marcador de resistencia a antibióticos y luego coloque todas las células de la mezcla de transformación en un medio que contenga el antibiótico. Debido a que el transgén y el marcador de resistencia viajan como una unidad, todas las células que son resistentes (y por lo tanto crecen) contienen su transgén. Los que fallaron en captar tu transgén mueren.

No necesariamente tiene que ser resistente a los antibióticos: también puede “marcar” las células transformadas con un cribado azul / blanco usando la complementación beta-galatosidasa alfa (usando E. coli lacZΔM15 como huésped) y plaqueando con X-gal.

La respuesta de James Pan es correcta. Yo agregaría que los marcadores de resistencia a antibióticos tienen algunas ventajas adicionales: están bien caracterizados, están disponibles públicamente y pueden obtenerse en muchos “sabores”. Además, los antibióticos que se usan para la selección son relativamente baratos y se usan de forma rutinaria en laboratorios de biología molecular y genética.